KR20110006950A - 송신 전력 설정 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소형기지국의 서비스중에 소형기지국으로 수신되는 SINR을 이용하여 소형기지국의 송신 전력을 설정하는 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템에 관한 것이다. 이 이동통신 시스템은, 단말로부터 수신된 신호대 잡음비가 기 설정된 목표 신호대 잡음비의 상한값과 하한값 사이에 존재하도록 송신 전력을 가변적으로 설정하는 네트워크 기지국을 포함한다.
소형기지국, 송신 전력, 신호대 잡음비

Description

송신 전력 설정 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템{METHOD FOR SETTING TRANSMISSION POWER AND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 이동통신 시스템 및 송신 전력 설정 방법에 관한 것으로 특히, 소형기지국의 서비스중에 소형기지국으로 수신되는 SINR을 이용하여 소형기지국의 송신 전력을 설정하는 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템에 관한 것이다.
현재 CDMA(Code Division Multiple Access) 2000, EVDO(Evolution Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), WLAN(Wireless Local Area Network)의 무선 데이터 서비스가 상용화되어, 최근 가정 내에서 휴대전화 이용과 모바일 데이터의 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 향후 LTE(LongTerm Evolution)나 WiMAX(World Wide Interoperability for Microwave Access)등의 시스템이 상용화되면 이러한 수요는 더욱더 늘어날 것이다. 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 핵심망에 접속하도록 소형기지국을 옥내에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 이러한 소형기지국은 펨토 기지국, 피코 기지국, 마이크로 기지국, 옥내용 기지국 및 셀 확장용으로 사용되는 릴레이(relay) 등을 포함할 수 있다.
이동통신망을 구성하는 네트워크 기지국은 옥외용 기지국 및 소형기지국을 포함할 수 있다. 소형기지국의 송신 출력은 초기 시스템 설치시 결정된 값, 또는 소형기지국의 자기 구성 방법에 의해 결정된 값이 사용되며, 소형기지국 사용자의 서비스중에는 소형기지국 주변의 옥외용 기지국이나 소형기지국으로부터의 간섭 환경 변화에 따라 소형기지국 출력이 자동적으로 조정되지 않는다. 즉 소형기지국은 사용자 단말의 서비스 영역을 확보할 수 있는 정도의 고정된 출력을 사용한다. 소형기지국의 송신 출력은 링크 성능에 따라 수동적으로 또는 관리 서버를 통해 조정될 수 있다.
소형기지국 송신 출력이 소형기지국 사용자의 실제 링크 성능을 반영하지 못하기 때문에 소형기지국 사용자의 링크 성능이 열화 되었거나 또는 과도한 출력으로 인접 기지국의 성능을 열화 시킬 경우 소형기지국 사용자의 서비스 중에는 이를 개선시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 소형기지국의 서비스중에 소형기지국으로 수신되는 SINR을 이용하여 소형기지국의 송신 전력을 설정하는 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 이동통신 시스템은, 사용자 단말로부터 수신된 신호대 잡음비와 기 설정된 기준 신호대 잡음비 상,하한값의 관계를 이용하여 송신 전력을 가변적으 로 설정하는 네트워크 기지국을 포함한다.
또한 본 발명의 송신 전력 설정 방법은, a) 네트워크 기지국이 사용자 단말로부터 신호대 잡음비를 수신받는 단계; 및 b) 상기 네트워크 기지국이 상기 신호대 잡음비와 기 설정된 기준 신호대 잡음비 상,하한값을 이용하여 송신 전력을 가변적으로 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 옥외용 기지국 사용자의 호 실패율을 감소시킬 수 있으며, 소형기지국 사용자의 주파수 효율을 일정값(예를 들어, 2.77 bps/Hz) 이상으로 유지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
이동통신 시스템에서 동일한 주파수 채널을 다수의 가입자 단말과 다수의 기지국(소형기지국 또는 옥외용 기지국)이 동시에 사용한다. 따라서, 동일한 주파수 채널 사용은 동시 통화자 및 기지국간에 간섭을 야기하므로 시스템의 효율성과 통화 품질의 향상을 위해서 기지국은 송신 전력을 적절하게 제어해야 한다. 본 발명에서 소형기지국은 펨토(Femto) 기지국, 피코(Pico) 기지국, 마이크로(Micro) 기지국, 옥내용 기지국 및 셀 확장용으로 사용되는 릴레이(relay) 등을 포함할 수 있 다. 또한, 본 발명에서 네트워크 기지국은 옥외용 기지국 및 소형기지국을 포함한다. 본 발명의 도면에서는 매크로셀(Macro Cell)을 옥외용 기지국의 일례로, 펨토셀(Femto Cell)을 소형기지국의 일례로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템을 보이는 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소형기지국 송신 전력 결정을 위한 그래프이다. 소형기지국에 포함된 사용자 단말(UE)이 소형기지국에 주기적으로 전송하는 신호대 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio)
Figure 112009043099143-PAT00001
은 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009043099143-PAT00002
수학식 1에서
Figure 112009043099143-PAT00003
는 사용자 단말(UE)에 인접한 소형기지국에 의한 간섭이고,
Figure 112009043099143-PAT00004
는 사용자 단말(UE)에 인접한 옥외용 기지국에 의한 간섭,
Figure 112009043099143-PAT00005
은 소형기지국 사용자 단말(UE)의 잡음 성분,
Figure 112009043099143-PAT00006
은 소형기지국 사용자 단말(UE)의 신호 성분이다. 소형기지국의 최대 출력은
Figure 112009043099143-PAT00007
라 하고, 소형기지국의 송신 전력 범위 dynamic range를 Δ라 한다. Δ는 소형기지국 의 power amp. 특성에 따라서 고정되는 값이다. 두 개의 기준 신호대 잡음비 범위 (
Figure 112009043099143-PAT00008
-하한값,
Figure 112009043099143-PAT00009
-상한값)와 소형기지국에 포함된 사용자 단말(UE)이 소형기지국에 보고하는
Figure 112009043099143-PAT00010
를 비교하여 소형기지국 송신 전력을 결정한다. 그리고, 소형기지국로부터 서비스가 가능한 최소 요구 기준 신호대 잡음비는
Figure 112009043099143-PAT00011
이라 한다.
소형기지국 송신 전력의 변화는 인접한 소형기지국과의 상호 간섭을 일으킬 수 있기 때문에 도 2의 route 1 및 route 2와 같이 소형기지국의 송신 전력이 변하지 않는 구간을 설정하여 소형기지국 상호간의 간섭에 의해 인접한 소형기지국 송신 전력이 모두
Figure 112009043099143-PAT00012
나,
Figure 112009043099143-PAT00013
로 발산하는 것을 방지하며 소형기지국 송신 전력의 잦은 변동을 억제한다. 소형기지국 송신 전력은 dynamic range Δ에 의해
Figure 112009043099143-PAT00014
,
Figure 112009043099143-PAT00015
사이에서 변동하며, route 1은
Figure 112009043099143-PAT00016
인 구간이며, route 2는
Figure 112009043099143-PAT00017
인 구간이다. 예를 들어, 소형기지국 사용자가 채널상태가 양호하지 않은 소형기지국 가장자리 영역에서
Figure 112009043099143-PAT00018
,
Figure 112009043099143-PAT00019
라면 소형기지국 사용자가 소형기지국 가까이 이동하여 채널 상황이 양 호해질 경우 route 1에 의해 소형기지국 송신 전력은
Figure 112009043099143-PAT00020
가 될 때까지
Figure 112009043099143-PAT00021
로 설정한다. 즉, 송신 전력의 최대값으로 유지한다.
Figure 112009043099143-PAT00022
인 상황에서 채널 상황이 더 좋아져
Figure 112009043099143-PAT00023
가
Figure 112009043099143-PAT00024
초과하는 경우
Figure 112009043099143-PAT00025
까지 소형기지국 송신 전력을 감소시킨다. 즉, 송신 전력의 최소값으로 감소시킨다. 이 후, 더 좋은 채널 상황에서는 route 2에 따라
Figure 112009043099143-PAT00026
의 최소 출력으로
Figure 112009043099143-PAT00027
를 얻을 수 있다. 반면에
Figure 112009043099143-PAT00028
인 상황에서 채널 상황이 열화 되면, route 2에 따라
Figure 112009043099143-PAT00029
까지는
Figure 112009043099143-PAT00030
를 유지하며,
Figure 112009043099143-PAT00031
에서 채널 상황이 더욱 열화되어
Figure 112009043099143-PAT00032
가
Figure 112009043099143-PAT00033
미만의 값을 갖는다면 소형기지국 송신 전력을
Figure 112009043099143-PAT00034
까지 높인다. 소형기지국 송신 출력은
Figure 112009043099143-PAT00035
이상 더 높일 수 없기 때문에 이후 채널 상황이 더욱 열화되어
Figure 112009043099143-PAT00036
이 되면 소형기지국 서비스가 유지되지 않는 상황으로 판단하고 인접 기지국로 핸드오버(hand- over) 시킨다. 만약 핸드오버가 불가능한 상황이라면 통화 중 절단(call-drop)이 발생할 수 있다.
Figure 112009043099143-PAT00037
및
Figure 112009043099143-PAT00038
는 상호 간섭을 일으킬 수 있는 소형기지국이 다수 존재할 경우에, 임의의 소형기지국의 송신 전력이 타 소형기지국의 영향으로 발산하는 것을 억제하는 역할을 한다. 예를 들어, 어느 한 소형기지국의 송신 전력을 높이면 다른 소형기지국로의 간섭 성분이 증가하여 주변 소형기지국의 송신 전력을 높이게 되고, 이는 해당 소형기지국로의 간섭 성분이 증가하게 되어 해당 소형기지국의 송신 전력을 높이는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 소형기지국 파워가 변화하는 구간에
Figure 112009043099143-PAT00039
및
Figure 112009043099143-PAT00040
를 설정하여 소형기지국 송신 전력을 고정시키도록 한다. lower와 upper는 각각 송신 전력이 상승하는 구간과 하강하는 구간에서의 소형기지국 송신 전력을 일시적으로 고정시켜 소형기지국 송신 전력 설정이 수렴하도록 한 것이다. 이 값에 따라 소형기지국 송신 전력의 수렴 정도가 달라질 것으로 예상되며, 소형기지국이 설치되는 주변 채널 상황에 따라 적절한 값으로 설정된다.
예를 들어, 반경(coverage)이 1km인 옥외용 기지국내에 10m X 10m 크기의 100개의 소형기지국을 임의로 위치시키고,
Figure 112009043099143-PAT00041
, Δ=20dB,
Figure 112009043099143-PAT00042
,
Figure 112009043099143-PAT00043
로 설정하면, 본 발명에 따른 100개의 소형기지국 출력 레벨은 도 3에서 보이는 바와 같다. 이때, 100개 소형기지국의 송신 출력은 소형기지국 위치에 따른 주변 간섭 환경에 따라 결정된다.
상기 실시예에서는 사용자 단말(UE)이 소형기지국으로 전송하는 SINR을 이용하여 송신 전력을 제어하는 방법에 관하여 기술하였지만, 사용자 단말(UE)의 채널이나 링크 성능 상태를 예측할 수 있는 MCS(Modulation and Coding Set), CQI(Channel Quality Indicator), Ack/Nack 정보 등도 사용될 수 있다.
상기 방법들은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내 에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템을 보이는 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소형기지국 송신 전력 결정을 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형기지국의 송신 전력 변화 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 결정 방법의 성능 차이를 보이는 예시도.

Claims (12)

  1. 이동통신 시스템에 있어서,
    사용자 단말로부터 수신된 신호대 잡음비와 기 설정된 기준 신호대 잡음비 상,하한값의 관계를 이용하여 송신 전력을 가변적으로 설정하는 네트워크 기지국을 포함하는 이동통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 기지국은, 소형기지국인, 이동통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소형기지국은,
    상기 신호대 잡음비가 상기 기준 신호대 잡음비의 하한값 이하일 경우 상기 송신 전력을 최대값으로 설정하고, 상기 신호대 잡음비가 상기 기준 신호대 잡음비의 상한값 이상일 경우 상기 송신 전력을 최소값으로 설정하는 이동통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호대 잡음비는,
    인접 소형기지국에 의한 간섭, 인접 옥외용 기지국에 의한 간섭, 상기 사용자 단말의 잡음 성분 및 상기 사용자 단말의 신호 성분에 대한 정보를 포함하는 이 동통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신 전력이 최대값으로 설정된 상태에서 상기 신호대 잡음비가 최소 요구 기준 신호대 잡음비 이하일 경우 상기 단말을 인접 기지국으로 핸드오버(handover)시키는, 이동통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최소 요구 기준 신호대 잡음비는, 상기 기준 신호대 잡음비의 하한값 미만의 값을 갖는, 이동통신 시스템.
  7. 송신 전력 설정 방법에 있어서,
    a) 네트워크 기지국이 사용자 단말로부터 신호대 잡음비를 수신받는 단계; 및
    b) 상기 네트워크 기지국이 상기 신호대 잡음비와 기 설정된 기준 신호대 잡음비 상,하한값을 이용하여 송신 전력을 가변적으로 설정하는 단계를 포함하는 송신 전력 설정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 네트워크 기지국은, 소형기지국인, 송신 전력 설정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    상기 신호대 잡음비가 상기 기준 신호대 잡음비의 하한값 미만일 경우 상기 송신 전력을 최대값으로 설정하고, 상기 신호대 잡음비가 상기 기준 신호대 잡음비 상한값을 초과할 경우 상기 송신 전력을 최소값으로 설정하는 단계를 포함하는 송신 전력 설정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호대 잡음비는, 인접 소형기지국에 의한 간섭, 인접 옥외용 기지국에 의한 간섭, 상기 사용자 단말의 잡음 성분 및 상기 사용자 단말의 신호 성분에 대한 정보를 포함하는 송신 전력 설정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    상기 송신 전력이 최대값으로 설정된 상태에서 상기 신호대 잡음비가 최소 요구 기준 신호대 잡음비 이하일 경우 상기 단말을 인접 기지국으로 핸드오버(handover)되도록 설정하는 단계를 포함하는 송신 전력 설정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최소 요구 기준 신호대 잡음비는 상기 기준 신호대 잡음비 하한값 미만의 값을 갖는, 송신 전력 설정 방법.
KR1020090064596A 2009-07-15 2009-07-15 송신 전력 설정 방법 및 그를 이용한 이동통신 시스템 KR20110006950A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101438798B1 (ko) * 2012-02-08 2014-09-05 서울대학교산학협력단 매크로셀­펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법

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KR101438798B1 (ko) * 2012-02-08 2014-09-05 서울대학교산학협력단 매크로셀­펨토셀 기지국 간 협력 운용 방법

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